JP3752788B2

JP3752788B2 - Ranging light sensor

Info

Publication number: JP3752788B2
Application number: JP18997597A
Authority: JP
Inventors: 俊輔松島; 祥明神戸; 豊阿部; 充小林
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 2006-03-08
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: JPH1137751A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所定の距離範囲における物体の存否を検出する測距型光センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、物体までの距離を三角測量法の原理に基づいて光学的に測定し、物体が規定の距離範囲に存在するか否かを検出する測距型光センサが提供されている。この種の光センサは、図１４に示すように、投光素子１１および投光レンズ１２を用いて形成した光ビームを物体３に照射し、物体３の表面に形成されたパターン（一般には点状パターンであり投光手段からの光により形成されるから投光スポットという）を受光レンズ２２を通して受光素子２１の受光面に結像させ、受光素子２１の受光面上での光スポット（受光面に形成された光スポットであるから受光スポットという）の位置を検出することによって物体３までの距離を測定する。受光素子２１は受光面上での受光スポットの位置に応じた出力値が得られるものであって、一般には２個のフォトダイオード２１_１，２１_２を一直線上に密接させて配列したものやＰＳＤなどが用いられている。受光素子２１の受光面と受光レンズ２２との距離Ｓ、投光レンズ１２の中心（光ビーム）と受光レンズ２２の中心との距離ＢＬは固定されており、距離ＢＬが三角測量法における基線長になる。なお、投光素子１１と受光素子２１との距離ＢＬＤも固定されている。
【０００３】
いま、物体３が投光レンズ１２の中心から距離Ｌに位置しているときに、受光素子２１の受光面の中心に受光スポットが形成されているものとして、物体３が投光レンズ１２の中心から距離（Ｌ＋ΔＬ）の位置に移動したときに、受光スポットが受光素子２１の受光面上で−Δｘだけ移動したとする。このとき、次式が成立する。
−Δｘ＝ΔＬ・Ｓ・ＢＬ／Ｌ（Ｌ＋ΔＬ）
受光素子２１として同特性の２個のフォトダイオード２１_１，２１_２を一直線上に配列したものを用い、かつ物体３までの距離が変化したときに受光スポットが移動する方向に両フォトダイオード２１_１，２１_２を配列し、受光スポットが受光面の中心に形成されているときに両フォトダイオード２１_１，２１_２の出力電流が等しくなるとすれば、受光スポットが−Δｘだけ移動すると移動分に応じて両フォトダイオード２１_１，２１_２の出力電流に差が生じる。つまり、両出力電流の差を求めると基準の距離Ｌから物体３が移動した距離ΔＬを求めることができる。
【０００４】
そこで、両フォトダイオード２１₁，２１₂の出力電流ｉ₁，ｉ₂をそれぞれ電流電圧変換器３１ａ，３１ｂに通して電圧Ｖ₁，Ｖ₂に変換した後に、引算器３２において両電圧Ｖ₁，Ｖ₂の差（Ｖ₁−Ｖ₂）を求める。この差（Ｖ₁−Ｖ₂）は物体３が移動した距離ΔＬの単調関数であるから、比較器３３においてこの差（Ｖ₁−Ｖ₂）を適宜の閾値Ｖｔｈと比較すれば、物体３が規定の距離範囲内に存在するか否かを判定することができる。たとえば、両フォトダイオード２１₁，２１₂をｘ軸上に配置し、受光素子２１の受光面の中心座標をｘ＝０とし、出力電流ｉ₁を発生するフォトダイオード２１₁をフォトダイオード２１₂に対してｘ方向の正側に配置しているものすれば、閾値Ｖｔｈにより規定した距離（判定距離）よりも遠距離側に物体３が位置するときにはＶ₁−Ｖ₂≦Ｖｔｈになり、近距離側に物体３が位置するときにはＶ₁−Ｖ₂＞Ｖｔｈになる。比較器３３は前記差（Ｖ₁−Ｖ₂）と閾値Ｖｔｈとの大小関係に応じてＨレベルとＬレベルとの２値の出力を発生するものであり、たとえば、判定距離よりも遠距離側に物体３が存在するときにはＨレベル、近距離側に物体３が存在するときにはＬレベルになるように構成される。このように、比較器３３の出力値に応じて物体３が判定距離に対して遠距離側か近距離側かを判断することができるのであり、比較器３３の出力値に応じて出力制御回路３４を通して報知出力を発生する。この報知出力を用いることにより、物体３の有無に応じた報知が可能となる。
【０００５】
ここにおいて、図示する構成では発振回路１３および駆動回路１４により投光素子１１を間欠的に発光させるようにしてあり、出力制御回路３４では投光素子１１の発光に同期して比較器３３の出力を取り込む（サンプリングする）ように構成してある。この構成により不要光による誤測定の可能性を低減することができる。
【０００６】
上述した判定距離は、比較器３３に与える閾値Ｖｔｈを変更すれば変えることができるが、基線長ＢＬ、受光素子２１の受光面と受光レンズ２２との距離Ｓ、投光素子１１と受光素子２１との中心間の距離ＢＬＤのうちの少なくとも１つを変更することによっても変えることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した測距型光センサでは、基本的に１つの判定距離を設定して物体３の存否を判定するものであるから、異なる距離範囲に存在する複数個の物体３の距離を同時に測定することはできない。複数個の物体３の距離を測定する光センサは物体３の位置関係に基づいて物体３の配置などを判断するような場合に有効であることから製品化が要求されている。
【０００８】
複数の距離範囲を同時に測定するには、特開平５−１２６５７０号公報に記載されたもののように複数個の光センサを用いることが考えられるが、複数組の光学系が必要になるだけではなく回路系も複数組必要になるからコスト高になるという問題が生じる。
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、比較的簡単な構成ながらも複数の距離を測定可能な測距型光センサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、光ビームを物体に照射する投光手段と、光ビームの照射により物体に形成された投光スポットを受光素子の受光面に結像させることにより投光スポットの像である受光スポットを受光素子の受光面に形成し受光面の両端間の位置に応じて出力値の大小が相反する２出力を発生する受光手段と、受光手段の両出力値の差を閾値と比較することにより物体までの距離が所定の距離範囲内か否かを判定する信号処理手段とを備え、投光手段は複数本の光ビームを択一的に形成するビーム切換手段を有し、受光手段は各光ビームにより物体に形成される複数の投光スポットが視野内に入るように配置され、信号処理手段は、ビーム切換手段により形成された各光ビームごとに物体までの距離を判定するとともに、前記閾値が各光ビームごとに設定され、ビーム切換手段による光ビームの切換に応じて前記閾値を切り換えるものである。この構成によれば、投光手段が複数本の光ビームを形成し、信号処理手段では各光ビームごとに物体までの距離を判定するから、複数の距離を測定しながらも共通部分が多くなり、結果的に複数台の光センサを設ける場合に比較すると簡単な構成になり低コストになる。また、２信号の差に基づいて物体までの距離を判断するから、信号処理手段の回路構成が簡単になる。
【００１１】
請求項２の発明は、光ビームを物体に照射する投光手段と、光ビームの照射により物体に形成された投光スポットを受光素子の受光面に結像させることにより投光スポットの像である受光スポットを受光素子の受光面に形成し受光面の両端間の位置に応じて出力値の大小が相反する２出力を発生する受光手段と、受光手段の両出力値の対数の差を閾値と比較することにより物体までの距離が所定の距離範囲内か否かを判定する信号処理手段とを備え、投光手段は複数本の光ビームを択一的に形成するビーム切換手段を有し、受光手段は各光ビームにより物体に形成される複数の投光スポットが視野内に入るように配置され、信号処理手段は、ビーム切換手段により形成された各光ビームごとに物体までの距離を判定するとともに、前記閾値が各光ビームごとに設定され、ビーム切換手段による光ビームの切換に応じて前記閾値を切り換えるものである。この構成によれば、投光手段が複数本の光ビームを形成し、信号処理手段では各光ビームごとに物体までの距離を判定するから、複数の距離を測定しながらも共通部分が多くなり、結果的に複数台の光センサを設ける場合に比較すると簡単な構成になり低コストになる。また、２信号の比に基づいて物体までの距離を判断するから、物体の反射率の影響を受けにくく物体までの距離をより正確に判定することができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、光ビームを複数本が互いに平行になるように形成したものである。この構成によれば、各光ビームについてほぼ同様の判定条件を用いて距離を判定することができる。
請求項４の発明は、請求項３の発明において、投光手段の光軸上で物体までの距離を測定するものである。請求項５の発明は、請求項３の発明において、受光手段の光軸上で物体までの距離を測定するものである。これらの構成は望ましい実施態様である。
【００１３】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５の発明において、少なくとも１本の光ビームを偏向するミラーと、受光手段の視野内に配置されていてミラーで偏向されていない光ビームにより物体に形成された投光スポットを透過させミラーで偏向された光ビームにより物体に形成された投光スポットを反射させるハーフミラーとを備えるものである。この構成によれば、ミラーとハーフミラーとを設けていることによって、通常は受光手段の視野内に存在しない物体についても距離の判定が可能になる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態は、基本的には図１４に示した従来構成と同様であるから、同機能の構成については同符号を付して説明を省略し、主として相違点についてのみ説明する。本実施形態では図１、図２に示すように、投光素子１１ａ，１１ｂおよび投光レンズ１２ａ，１２ｂを２組設けて投光手段を構成し、各投光素子１１ａ，１１ｂの発光タイミングを切り換えるためのスイッチ要素ＳＷａ，ＳＷｂと、各スイッチ要素ＳＷａ，ＳＷｂを択一的にオンにするビーム切換回路１５とを設けてビーム切換手段を構成しいる点が従来構成との主な相違点である。投光素子１１ａ，１１ｂにはレーザダイオードないし発光ダイオードを用いる。本実施形態では発光ダイオードを用いている。スイッチ要素ＳＷａ，ＳＷｂには電磁リレーのような機械式接点を持つものを用いることができるが、無接点化するために半導体リレーないし半導体スイッチ素子を用いるのが望ましい。
【００１８】
図１に示す構成では、受光素子２１の受光面に受光レンズ２２の光軸が直交するように受光素子２１と受光レンズ２２とを配置して受光手段を構成し、投光素子１１ａ，１１ｂおよび投光レンズ１２ａ，１２ｂは、受光レンズ２２の光軸に交差する光ビームをそれぞれ形成するとともに両光ビームが互いに平行になるように配置してある。また、図２に示す構成では、各投光素子１１ａ，１１ｂの投光面に各投光レンズ１２ａ，１２ｂの光軸が直交するように投光素子１１ａ，１１ｂと投光レンズ１２ａ，１２ｂとを配置し、投光素子１１ａ，１１ｂおよび投光レンズ１２ａ，１２ｂにより形成される各光ビームが互いに平行であって、しかも受光素子２１の受光面の中心と受光レンズ２２の中心とを結ぶ直線に交差するように配置してある。
【００１９】
図１に示す構成は受光素子２１の受光面の中心と受光レンズ２２の中心とを結ぶ方向（受光レンズ２２の光軸方向）の距離を測定するものであり、図２に示す構成は従来構成と同様に投光素子１１ａ，１１ｂの中心と投光レンズ１２ａ，１２ｂの中心とを結ぶ方向（投光レンズ１２ａ，１２ｂの光軸方向）の距離を測定するものであるが、受光素子２１の受光面上での受光スポットの位置と物体３ａ，３ｂまでの距離との関係式に若干の相違があるのみで基本的な相違はない。
【００２０】
ビーム切換回路１５は各投光素子１１ａ，１１ｂを択一的に発光させるようにスイッチ要素ＳＷａ，ＳＷｂのオンオフを制御するから、各投光素子１１ａ，１１ｂが発光する期間においては従来構成と同様の動作であって、基線長の異なる光学系を２個設けたことになる。つまり、投光側の光学系のみを２系統設け、かつ各系統ごとに異なるタイミングで投光素子１１ａ，１１ｂを発光させるようにスイッチ要素ＳＷａ，ＳＷｂとビーム切換回路１５とを設けているのであり、従来構成を２組設ける場合に比較すると部品点数の増加を抑制しながらも、距離の異なる２個の物体３ａ，３ｂを検出することが可能になる。ここに、受光素子２１の出力を処理する信号処理手段としての信号処理回路３０は図１４に示した従来構成と同様である。つまり、信号処理回路３０は、電流電圧変換器３１ａ，３１ｂ、引算器３２、比較器３３、出力制御回路３４により構成される。ただし、比較器３３に与える閾値Ｖｔｈは、各投光素子１１ａ，１１ｂごとに設定され、スイッチ要素ＳＷａ，ＳＷｂの切換に応じて閾値Ｖｔｈも切り換える。また、ビーム切換回路１５と出力制御回路３４とには、発振回路１３の出力に基づいて生成したタイミング信号、もしくは外部から与えられるタイミング信号を入力し、各投光素子１１ａ，１１ｂの発光タイミングに同期した形で出力制御回路３４の出力を取り出すようにする。つまり、光ビームごとに物体３ａ，３ｂの距離が判定されることになる。
【００２１】
上述した光学系では、投光レンズ１２と受光レンズ２２との少なくとも一方の光軸上で物体３ａ，３ｂまでの距離を測定しているが、図３に示すように、どちらの光軸上でもない物体３ａ，３ｂまでの距離を測定してもよい。投光素子１１ａ，１１ｂおよび投光レンズ１２ａ，１２ｂにより形成される２本の光ビームも平行である必要はない。また、閾値Ｖｔｈの設定に関しては安定化した直流電圧を複数の抵抗により分圧し、各抵抗のうちの少なくとも１つに可変抵抗器を用いると適宜に設定することができる。さらに、投光素子１１ａ，１１ｂおよび投光レンズ１２ａ，１２ｂについては２組だけではなく、３組以上設けてもよい。比較器３３における出力の関係は、従来構成では遠距離側でＨレベル、近距離側でＬレベルとしており、本実施形態でも同様に設定すればよいが、この関係は逆であってもよい。また、各組ごとに関係を異ならせてもよい。
【００２２】
（実施形態２）
本実施形態は、受光素子２１の出力電流ｉ₁，ｉ₂の処理回路を図４のように構成したものであって、各電流電圧変換器３１ａ，３１ｂの出力をそれぞれ対数増幅器３５ａ，３５ｂに入力する点が実施形態１と異なる。この構成では、各電流電圧変換器３１ａ，３１ｂの出力をそれぞれＶ₁，Ｖ₂とすると、各対数増幅器３５ａ，３５ｂの出力はそれぞれ logＶ₁， logＶ₂であるから、引算器３２の出力は log（Ｖ₁／Ｖ₂）になり、比較器３３ではこの値を閾値Ｖｔｈと比較することになる。
【００２３】
ところで、実施形態１の構成は、生産ラインで特定の部品の有無を検出する場合のように、物体３ａ，３ｂの反射率がほぼ決まっている場合には使用可能であるが、物体３ａ，３ｂの反射率が未知の場合には誤検知する可能性がある。つまり、受光素子２１にフォトダイオード２１₁，２１₂を用いており、出力電流が受光光量に応じて変化するから、引算器３２から出力される差（Ｖ₁−Ｖ₂）は受光光量に応じて変化することになる。その結果、物体３ａ，３ｂの反射率に応じて差（Ｖ₁−Ｖ₂）が閾値Ｖｔｈを越える距離が異なってしまう問題が生じる。これに対して、本実施形態のように、対数増幅器３５ａ，３５ｂを用いると、電流電圧変換器３１ａ，３１ｂの出力Ｖ₁，Ｖ₂の比Ｖ₁／Ｖ₂に相当する出力が得られるから、物体３ａ，３ｂの反射率の影響を受けにくくなる。つまり、受光スポットの受光強度が受光素子２１のダイナミックレンジの範囲内であれば、物体３ａ，３ｂの反射率の相違による影響を受けることなく物体３ａ，３ｂまでの距離を求めることができるのである。他の構成および動作は実施形態１と同様である。なお、引算器３２の出力 log（Ｖ₁／Ｖ₂）と閾値Ｖｔｈとの大小関係がどのようなときに比較器３３からの出力をＨレベルとするかは適宜に設定すればよい。
【００２４】
（実施形態３）
実施形態１、２は投光素子１１ａ，１１ｂおよび投光レンズ１２ａ，１２ｂを２個ずつ設けたものであったが、本実施形態は、図５に示すように、受光素子２１として３個以上のフォトダイオード２１₁，２１₂，……を一直線上に密接させて配置したものを用い、各フォトダイオード２１₁，２１₂，……の出力を順次取り出すために、各フォトダイオード２１₁，２１₂，……の出力端に挿入した複数のスイッチ要素Ｓ₁，Ｓ₂，……と、スイッチ要素Ｓ₁，Ｓ₂，……のオンオフを制御する信号切換回路３６とを信号切換手段として備える。図５において信号処理回路３０として示したものは、実施形態１における電流電圧変換器３１ａ，３１ｂ、引算器３２、比較器３３、出力制御回路３４を備えたもの、もしくは実施形態２のように実施形態１の信号処理回路３０に対数増幅器３５ａ，３５ｂを付加した構成のものを用いることができる。
【００２５】
図５は模式的に示した図であって、スイッチ要素Ｓ₁，Ｓ₂，……を１系統のみ設けた状態で示しているが、実際には信号処理回路３０に２系統の信号を入力する必要があるから、各フォトダイオード２１₁，２１₂，……ごとにスイッチ要素Ｓ₁，Ｓ₂，……も２系統設けられることになる。したがって、信号切換回路３６により選択された隣接する一対のフォトダイオード２１₁，２１₂，……の一方は信号処理回路３０の一方の入力端に接続され他方が信号処理回路３０の他方の入力端に接続されることになる。
【００２６】
信号切換回路３６は、発振回路１３の出力に基づいて生成されるタイミング信号、もしくは外部から与えられるタイミング信号によりスイッチ要素Ｓ₁，Ｓ₂，……を選択し、信号処理回路３０にも同様のタイミング信号が入力されることにより、各一対のフォトダイオード２１₁，２１₂，……を組み合わせた状態での距離測定の結果を分離して取り出すようにしてある。
【００２７】
各１個のフォトダイオード２１₁，２１₂，……の長さが、２個のフォトダイオード２１₁，２１₂を用いた受光素子２１における各１個のフォトダイオード２１₁，２１₂の長さと等しいものとし、その１個のフォトダイオード２１₁，２１₂，……の長さをＫとすれば、ｎ個のフォトダイオード２１₁，２１₂，……の受光面はｎ・Ｋの長さ寸法になる。つまり、２個のフォトダイオード２１₁，２１₂を用いた受光素子２１に比較すると、距離の測定範囲がｎ／２倍になる。
【００２８】
図５には投光レンズ１２の光軸が投光素子１１の投光面に直交するとともに、その光軸上での物体３ａ，３ｂまでの距離を求めるものを示しているが、図６、図７に示すように、投光レンズ１２の光軸は投光素子１１の投光面に必ずしも直交していなくてもよい。他の構成および動作は実施形態１、２と同様である。
（実施形態４）
本実施形態は、図８に示すように、図１に示した実施形態１の構成において、投光素子１１ａおよび投光レンズ１２ａにより形成された光ビームをミラー２３により偏向したものであり、偏向された光ビームにより物体３ａに形成された投光スポットを受光レンズ２２を通して受光素子２１に結像させるために、受光レンズ２２の光軸上にはハーフミラー２４を配置してある。投光素子１１ｂおよび投光レンズ１２ｂにより形成された光ビームにより物体３ｂに形成された投光スポットは、ハーフミラー２４を通して受光素子２１の受光面に結像される。すなわち、図１に示した実施形態１の構成では２本の光ビームが平行であるから物体３ａ，３ｂの位置によっては検出することができない場合があるが、本実施形態ではミラー２３を設けて光ビームを偏向し、さらにハーフミラー２４を設けて受光素子２１の視野内に投光スポットを位置させるから、光ビームの上に物体３ａ，３ｂが存在しない場合でもミラー２３を用いて物体３ａ，３ｂに光ビームを照射することが可能になるのである。
【００２９】
図８に示すものは投光素子１１ａと投光レンズ１２ａとにより形成された光ビームをミラー２３により偏向するものであるが、図９のように投光素子１１ｂと投光レンズ１２ｂとにより形成された光ビームをミラー２３により偏向してもよい。この場合も受光レンズ２２の光軸上にハーフミラー２４が配置される。
図１０、図１１に示すものは、それぞれ図２に示した実施形態１と同様の構成において、２本の光ビームのうちの一方をミラー２３により偏向し、受光素子２１の中心と受光レンズ２２の中心とを結ぶ直線上にハーフミラー２４を配置したものである。この構成も同様に機能する。さらに、図１２、図１３に示すように、図３に示した実施形態１と同様の構成においてもミラー２３とハーフミラー２４とを用いるようにしてもよい。
【００３０】
ミラー２３やハーフミラー２４を用いると、様々な位置に存在する物体３ａ，３ｂを受光素子２１の受光面の有効長が限られている場合でも検出可能になるのである。つまり、受光素子２１の視野外に存在する物体３ａ，３ｂについて距離の判定が可能になる。他の構成および動作は実施形態と同様である。また、信号処理回路３０には実施形態１、２と同様の構成を採用すればよい。なお、ミラー２３は光ビームを偏向可能なものであれば他の部材を用いてもよく、ハーフミラー２４についても光路を分離し合成することが可能なものであれば他の部材を用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、光ビームを物体に照射する投光手段と、光ビームの照射により物体に形成された投光スポットを受光素子の受光面に結像させることにより投光スポットの像である受光スポットを受光素子の受光面に形成し受光面の両端間の位置に応じて出力値の大小が相反する２出力を発生する受光手段と、受光手段の両出力値の差を閾値と比較することにより物体までの距離が所定の距離範囲内か否かを判定する信号処理手段とを備え、投光手段は複数本の光ビームを択一的に形成するビーム切換手段を有し、受光手段は各光ビームにより物体に形成される複数の投光スポットが視野内に入るように配置され、信号処理手段は、ビーム切換手段により形成された各光ビームごとに物体までの距離を判定するとともに、前記閾値が各光ビームごとに設定され、ビーム切換手段による光ビームの切換に応じて前記閾値を切り換えるものであり、投光手段が複数本の光ビームを形成し、信号処理手段では各光ビームごとに物体までの距離を判定するから、複数の距離を測定しながらも共通部分が多くなり、結果的に複数台の光センサを設ける場合に比較すると簡単な構成になり低コストになるという利点がある。また、２信号の差に基づいて物体までの距離を判断するから、信号処理手段の回路構成が簡単になる。
【００３３】
請求項２の発明は、光ビームを物体に照射する投光手段と、光ビームの照射により物体に形成された投光スポットを受光素子の受光面に結像させることにより投光スポットの像である受光スポットを受光素子の受光面に形成し受光面の両端間の位置に応じて出力値の大小が相反する２出力を発生する受光手段と、受光手段の両出力値の対数の差を閾値と比較することにより物体までの距離が所定の距離範囲内か否かを判定する信号処理手段とを備え、投光手段は複数本の光ビームを択一的に形成するビーム切換手段を有し、受光手段は各光ビームにより物体に形成される複数の投光スポットが視野内に入るように配置され、信号処理手段は、ビーム切換手段により形成された各光ビームごとに物体までの距離を判定するとともに、前記閾値が各光ビームごとに設定され、ビーム切換手段による光ビームの切換に応じて前記閾値を切り換えるものであり、投光手段が複数本の光ビームを形成し、信号処理手段では各光ビームごとに物体までの距離を判定するから、複数の距離を測定しながらも共通部分が多くなり、結果的に複数台の光センサを設ける場合に比較すると簡単な構成になり低コストになるという利点がある。また、２信号の比に基づいて物体までの距離を判断するから、物体の反射率の影響を受けにくく物体までの距離をより正確に判定することができるという利点がある。
【００３４】
請求項３の発明のように、光ビームを複数本が互いに平行になるように形成したものでは、各光ビームについてほぼ同様の判定条件を用いて距離を判定することができ、判定条件の設定が容易であるという利点がある。
請求項６の発明のように、少なくとも１本の光ビームを偏向するミラーと、受光手段の視野内に配置されていてミラーで偏向されていない光ビームにより物体に形成された投光スポットを透過させミラーで偏向された光ビームにより物体に形成された投光スポットを反射させるハーフミラーとを備えるものでは、ミラーとハーフミラーとを設けていることによって、通常は受光手段の視野内に存在しない物体についても距離の判定が可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１を示す要部構成図である。
【図２】実施形態１の他例を示す要部構成図である。
【図３】実施形態１のさらに他例を示す要部構成図である。
【図４】実施形態２の要部ブロック図である。
【図５】実施形態３を示す要部構成図である。
【図６】実施形態３の他例を示す要部構成図である。
【図７】実施形態３のさらに他例を示す要部構成図である。
【図８】実施形態４を示す要部構成図である。
【図９】実施形態４の他例を示す要部構成図である。
【図１０】実施形態４の別例を示す要部構成図である。
【図１１】実施形態４のさらに別例を示す要部構成図である。
【図１２】実施形態４のまた他の例を示す要部構成図である。
【図１３】実施形態４のさらにまた他の例を示す要部構成図である。
【図１４】従来例を示す構成図である。
【符号の説明】
３ａ，３ｂ物体
１１ａ，１１ｂ投光素子
１２ａ，１２ｂ投光レンズ
１５ビーム切換回路
２１受光素子
２１₁，２１₂，…… フォトダイオード
２２受光レンズ
２３ミラー
２４ハーフミラー
３０信号処理回路
３１ａ，３１ｂ電流電圧変換器
３２引算器
３３比較器
３４出力制御回路
３５ａ，３５ｂ対数増幅器
３６信号切換回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a distance measuring type optical sensor that detects the presence or absence of an object within a predetermined distance range.
[0002]
[Prior art]
  2. Description of the Related Art Conventionally, there has been provided a distance measuring type optical sensor that optically measures a distance to an object based on the principle of triangulation and detects whether or not the object is within a specified distance range. As shown in FIG. 14, this type of optical sensor irradiates an object 3 with a light beam formed by using a light projecting element 11 and a light projecting lens 12, and forms a pattern (generally a dot on the surface of the object 3). Is called a light projecting spot because it is formed by light from the light projecting means) and is incident on the light receiving surface of the light receiving element 21 through the light receiving lens 22.ImagingThe distance to the object 3 is measured by detecting the position of the light spot on the light receiving surface of the light receiving element 21 (referred to as a light receiving spot because it is a light spot formed on the light receiving surface). The light receiving element 21 can obtain an output value corresponding to the position of the light receiving spot on the light receiving surface, and generally two photodiodes 21 are provided.₁, 21₂Are arranged in close proximity on a straight line, PSD, or the like. The distance S between the light receiving surface of the light receiving element 21 and the light receiving lens 22 and the distance BL between the center (light beam) of the light projecting lens 12 and the center of the light receiving lens 22 are fixed, and the distance BL is the baseline length in the triangulation method. become. The distance BLD between the light projecting element 11 and the light receiving element 21 is also fixed.
[0003]
  Now, assuming that the light receiving spot is formed at the center of the light receiving surface of the light receiving element 21 when the object 3 is located at a distance L from the center of the light projecting lens 12, the object 3 is the center of the light projecting lens 12. It is assumed that the light receiving spot has moved by −Δx on the light receiving surface of the light receiving element 21 when the light receiving spot moves to the position of the distance (L + ΔL) from the distance.At this timeThe following equation is established.
-Δx = ΔL · S · BL / L (L + ΔL)
Two photodiodes 21 having the same characteristics as the light receiving element 21₁, 21₂Are arranged in a straight line, and both photodiodes 21 are moved in the direction in which the light receiving spot moves when the distance to the object 3 changes.₁, 21₂When the light receiving spot is formed at the center of the light receiving surface, the two photodiodes 21 are arranged.₁, 21₂If the output currents of the two photodiodes 21 are equal, if the light receiving spot moves by -Δx, the two photodiodes 21 correspond to the amount of movement.₁, 21₂A difference occurs in the output current. That is, when the difference between the two output currents is obtained, the distance ΔL that the object 3 has moved from the reference distance L can be obtained.
[0004]
Therefore, both photodiodes 21₁, 21₂Output current i₁, I₂Through the current-voltage converters 31a and 31b, respectively, and the voltage V₁, V₂After the conversion to, both voltages V₁, V₂Difference (V₁-V₂) This difference (V₁-V₂) Is a monotonic function of the distance ΔL that the object 3 has moved, so this difference (V₁-V₂) With an appropriate threshold value Vth, it can be determined whether or not the object 3 exists within a specified distance range. For example, both photodiodes 21₁, 21₂Are arranged on the x axis, the center coordinate of the light receiving surface of the light receiving element 21 is set to x = 0, and the output current i₁Photodiode 21 that generates₁The photodiode 21₂If the object 3 is positioned on the far side of the distance (determination distance) defined by the threshold value Vth, the object 3 is located on the positive side in the x direction.₁-V₂When V ≦ Vth and the object 3 is located on the short distance side, V₁-V₂> Vth. The comparator 33 calculates the difference (V₁-V₂) And the threshold value Vth, a binary output of H level and L level is generated. For example, when the object 3 exists on the far side of the determination distance, the H level and the short distance are generated. When the object 3 is present on the side, the L level is set. In this way, it is possible to determine whether the object 3 is on the far side or the near side with respect to the determination distance according to the output value of the comparator 33, and the output control circuit according to the output value of the comparator 33. A notification output is generated through 34. By using this notification output, notification according to the presence or absence of the object 3 can be performed.
[0005]
Here, in the configuration shown in the figure, the light projecting element 11 is caused to emit light intermittently by the oscillation circuit 13 and the drive circuit 14, and the output of the comparator 33 is synchronized with the light emission of the light projecting element 11 in the output control circuit 34. Are sampled (sampled). With this configuration, the possibility of erroneous measurement due to unnecessary light can be reduced.
[0006]
  The above-described determination distance can be changed by changing the threshold value Vth given to the comparator 33, but the baseline length BL,The light receiving surface of the light receiving element 21 and the light receiving lens 22It can also be changed by changing at least one of the distance S and the distance BLD between the centers of the light projecting element 11 and the light receiving element 21.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the distance measuring optical sensor described above, basically, one determination distance is set to determine whether or not the object 3 exists, so that the distances of a plurality of objects 3 existing in different distance ranges are simultaneously measured. I can't do it. Since the optical sensor for measuring the distance between the plurality of objects 3 is effective when judging the arrangement of the objects 3 based on the positional relationship of the objects 3, commercialization is required.
[0008]
In order to measure a plurality of distance ranges at the same time, it is conceivable to use a plurality of optical sensors as described in JP-A-5-126570, but not only a plurality of sets of optical systems are required. Since a plurality of sets of circuit systems are required, there is a problem that the cost is increased.
The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide a distance measuring optical sensor capable of measuring a plurality of distances with a relatively simple configuration.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  According to the first aspect of the present invention, there is provided a light projecting means for irradiating an object with a light beam and a light projecting spot formed on the object by the light beam irradiation.Is formed on the light-receiving surface of the light-receiving element.The distance to the object is within a predetermined distance range by comparing the difference between both output values of the light receiving means and the light receiving means that generates two outputs whose output values are opposite in accordance with the position between both ends of the light receiving surface. Signal processing means for determining whether or not the light is within, the light projecting means has beam switching means for alternatively forming a plurality of light beams, and the light receiving means is a plurality of light beams formed on the object by each light beam. The signal processing means determines the distance to the object for each light beam formed by the beam switching means, and the threshold is set for each light beam. The threshold value is switched according to the switching of the light beam by the beam switching means. According to this configuration, the light projecting unit forms a plurality of light beams, and the signal processing unit determines the distance to the object for each light beam, so there are many common parts while measuring a plurality of distances. As a result, compared with the case where a plurality of optical sensors are provided, the configuration is simple and the cost is low. Further, since the distance to the object is determined based on the difference between the two signals, the circuit configuration of the signal processing means is simplified.
[0011]
  According to a second aspect of the present invention, there is provided a light projecting means for irradiating an object with a light beam and a light projecting spot formed on the object by the light beam irradiation.Is formed on the light-receiving surface of the light-receiving element.The distance to the object is determined by comparing the difference between the logarithm of the two output values of the light receiving means and the light receiving means that generates two outputs whose output values are opposite to each other according to the position between both ends of the light receiving surface. Signal processing means for determining whether or not the distance is within the range, the light projecting means has beam switching means for selectively forming a plurality of light beams, and the light receiving means is formed on the object by each light beam. The signal processing means determines the distance to the object for each light beam formed by the beam switching means, and the threshold is set for each light beam. It is set and the threshold value is switched according to the switching of the light beam by the beam switching means. According to this configuration, the light projecting unit forms a plurality of light beams, and the signal processing unit determines the distance to the object for each light beam, so there are many common parts while measuring a plurality of distances. As a result, compared with the case where a plurality of optical sensors are provided, the configuration is simple and the cost is low. In addition, since the distance to the object is determined based on the ratio of the two signals, the distance to the object can be more accurately determined without being affected by the reflectance of the object.
[0012]
  Claim3The invention of claim1Or claims2In this invention, a plurality of light beams are formed so as to be parallel to each other. According to this configuration, the distance can be determined using substantially the same determination condition for each light beam.
  Claim4The invention of claim3In this invention, the distance to the object is measured on the optical axis of the light projecting means. Claim5The invention of claim3In this invention, the distance to the object is measured on the optical axis of the light receiving means. These configurations are the preferred embodiments.
[0013]
  Claim6The invention of claim 1 to claim 15In this invention, at least one light beam is deflected, and a light projection spot formed on the object is transmitted by the light beam that is arranged in the field of view of the light receiving means and is not deflected by the mirror, and is deflected by the mirror. And a half mirror that reflects a light projection spot formed on the object by the light beam. According to this configuration, by providing the mirror and the half mirror, it is possible to determine the distance even for an object that does not normally exist in the field of view of the light receiving means.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
Since the present embodiment is basically the same as the conventional configuration shown in FIG. 14, the configuration of the same function is denoted by the same reference numeral, description thereof is omitted, and only differences will be mainly described. In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, two sets of light projecting elements 11a and 11b and light projecting lenses 12a and 12b are provided to form a light projecting means, and the light emission timing of each of the light projecting elements 11a and 11b is set. The main difference from the conventional configuration is that the switching elements SWa and SWb for switching and the beam switching circuit 15 for selectively turning on each switching element SWa and SWb are provided to constitute beam switching means. is there. A laser diode or a light emitting diode is used for the light projecting elements 11a and 11b. In this embodiment, a light emitting diode is used. As the switch elements SWa and SWb, those having a mechanical contact such as an electromagnetic relay can be used. However, it is desirable to use a semiconductor relay or a semiconductor switch element in order to make contactless.
[0018]
In the configuration shown in FIG. 1, the light receiving element 21 and the light receiving lens 22 are arranged on the light receiving surface of the light receiving element 21 so that the optical axes of the light receiving lens 22 are orthogonal to each other to form a light receiving means, and light projecting elements 11a, 11b, The light projecting lenses 12a and 12b are arranged so as to form a light beam intersecting with the optical axis of the light receiving lens 22 and to make both light beams parallel to each other. In the configuration shown in FIG. 2, the light projecting elements 11a and 11b and the light projecting lenses 12a and 12b are arranged so that the light axes of the light projecting lenses 12a and 12b are orthogonal to the light projecting surfaces of the light projecting elements 11a and 11b. The light beams formed by the light projecting elements 11a and 11b and the light projecting lenses 12a and 12b are parallel to each other, and the straight line connecting the center of the light receiving surface of the light receiving element 21 and the center of the light receiving lens 22 is provided. It is arranged to intersect.
[0019]
The configuration shown in FIG. 1 measures the distance in the direction connecting the center of the light receiving surface of the light receiving element 21 and the center of the light receiving lens 22 (the optical axis direction of the light receiving lens 22). The configuration shown in FIG. The distance in the direction connecting the centers of the light projecting elements 11a and 11b and the centers of the light projecting lenses 12a and 12b (the optical axis direction of the light projecting lenses 12a and 12b) is measured. There is only a slight difference in the relational expression between the position of the light receiving spot on the light receiving surface and the distance to the objects 3a and 3b, and there is no basic difference.
[0020]
  Since the beam switching circuit 15 controls on / off of the switch elements SWa and SWb so that each of the light projecting elements 11a and 11b can selectively emit light, during the period in which each of the light projecting elements 11a and 11b emits light, it is the same as the conventional configuration. Thus, two optical systems having different baseline lengths are provided. That is, only two systems on the light emitting side are provided, and the switch elements SWa and SWb and the beam switching circuit 15 are provided so that the light projecting elements 11a and 11b emit light at different timings for each system. Compared with the case where two sets of conventional configurations are provided, it is possible to detect two objects 3a and 3b having different distances while suppressing an increase in the number of parts. Here, the signal processing circuit 30 as signal processing means for processing the output of the light receiving element 21 is the same as the conventional configuration shown in FIG. That is, the signal processing circuit 30 includes current / voltage converters 31 a and 31 b, a subtractor 32, a comparator 33, and an output control circuit 34. However, the threshold value Vth given to the comparator 33 is set for each of the light projecting elements 11a and 11b, and the threshold value Vth is also switched according to switching of the switch elements SWa and SWb. Further, the beam switching circuit 15 and the output control circuit 34 are inputted with a timing signal generated based on the output of the oscillation circuit 13 or a timing signal given from the outside, and the light emission timing of each of the light projecting elements 11a and 11b.SyncIn this way, the output of the output control circuit 34 is taken out. That is, the distance between the objects 3a and 3b is determined for each light beam.
[0021]
In the optical system described above, the distance to the objects 3a and 3b is measured on at least one optical axis of the light projecting lens 12 and the light receiving lens 22, but as shown in FIG. You may measure the distance to the objects 3a and 3b which do not exist. The two light beams formed by the light projecting elements 11a and 11b and the light projecting lenses 12a and 12b do not need to be parallel.. MaThe threshold value Vth can be set as appropriate by dividing a stabilized DC voltage by a plurality of resistors and using a variable resistor for at least one of the resistors. Further, the light projecting elements 11a and 11b and the light projecting lenses 12a and 12b may be provided not only in two sets but also in three sets or more. In the conventional configuration, the output relationship in the comparator 33 is H level on the long distance side and L level on the short distance side, and may be set similarly in this embodiment, but this relationship may be reversed. Further, the relationship may be different for each group.
[0022]
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the output current i of the light receiving element 21 is₁, I₂This processing circuit is configured as shown in FIG. 4 and is different from the first embodiment in that the outputs of the current-voltage converters 31a and 31b are respectively input to logarithmic amplifiers 35a and 35b. In this configuration, the outputs of the current-voltage converters 31a and 31b are respectively V₁, V₂Then, the output of each logarithmic amplifier 35a, 35b is logV, respectively.₁, LogV₂Therefore, the output of the subtractor 32 is log (V₁/ V₂The comparator 33 compares this value with the threshold value Vth.
[0023]
By the way, the configuration of the first embodiment can be used when the reflectance of the objects 3a and 3b is almost determined as in the case where the presence or absence of a specific part is detected on the production line, but the objects 3a and 3b can be used. If the reflectance of is unknown, there is a possibility of false detection. That is, the photodiode 21 is connected to the light receiving element 21.₁, 21₂Since the output current changes according to the amount of received light, the difference (V) output from the subtractor 32 is used.₁-V₂) Changes according to the amount of received light. As a result, depending on the reflectance of the objects 3a and 3b, the difference (V₁-V₂) Has a problem that the distance over the threshold value Vth differs. On the other hand, when the logarithmic amplifiers 35a and 35b are used as in this embodiment, the output V of the current-voltage converters 31a and 31b.₁, V₂Ratio V₁/ V₂Since the output corresponding to is obtained, it is difficult to be influenced by the reflectance of the objects 3a and 3b. That is, if the light receiving intensity of the light receiving spot is within the dynamic range of the light receiving element 21, the distance to the objects 3a and 3b can be obtained without being affected by the difference in reflectance between the objects 3a and 3b. . Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment. Note that the output log (V₁/ V₂) And the threshold value Vth, the output from the comparator 33 may be set appropriately as to whether the output from the comparator 33 is H level.
[0024]
(Embodiment 3)
In the first and second embodiments, two light projecting elements 11a and 11b and two light projecting lenses 12a and 12b are provided. However, in the present embodiment, three or more light receiving elements 21 are provided as shown in FIG. Photodiode 21₁, 21₂Are arranged in close contact with each other, and each photodiode 21 is used.₁, 21₂,... In order to sequentially extract the outputs of the photodiodes 21.₁, 21₂A plurality of switch elements S inserted at the output ends of₁, S₂, ... and switch element S₁, S₂,... Are provided as signal switching means. The signal processing circuit 30 shown in FIG. 5 includes the current-voltage converters 31a and 31b, the subtractor 32, the comparator 33, and the output control circuit 34 in the first embodiment, or as in the second embodiment. A configuration in which logarithmic amplifiers 35a and 35b are added to the signal processing circuit 30 of the first embodiment can be used.
[0025]
FIG. 5 is a diagram schematically showing the switch element S.₁, S₂,... Are shown in a state where only one system is provided, but in reality, since it is necessary to input two systems of signals to the signal processing circuit 30, each photodiode 21.₁, 21₂, ... for each switch element S₁, S₂..., two systems will be provided. Therefore, a pair of adjacent photodiodes 21 selected by the signal switching circuit 36.₁, 21₂,... Is connected to one input end of the signal processing circuit 30 and the other is connected to the other input end of the signal processing circuit 30.
[0026]
The signal switching circuit 36 is connected to the switch element S by a timing signal generated based on the output of the oscillation circuit 13 or a timing signal given from the outside.₁, S₂,... And a similar timing signal is input to the signal processing circuit 30, whereby each pair of photodiodes 21 is selected.₁, 21₂... Are separated and taken out.
[0027]
One photodiode 21 each₁, 21₂,... Are two photodiodes 21 in length.₁, 21₂Each one photodiode 21 in the light receiving element 21 using₁, 21₂And one photodiode 21 thereof.₁, 21₂,..., Where K is the length of K, n photodiodes 21₁, 21₂,... Has a length dimension of n · K. That is, two photodiodes 21₁, 21₂In comparison with the light receiving element 21 using the distance, the distance measurement range is n / 2 times.
[0028]
  FIG. 5 shows an example in which the optical axis of the light projecting lens 12 is orthogonal to the light projecting surface of the light projecting element 11 and the distances to the objects 3a and 3b on the optical axis are obtained. As shown in FIG. 7, the optical axis of the light projecting lens 12 does not necessarily have to be orthogonal to the light projecting surface of the light projecting element 11. Other configurations and operations are the same as those in the first and second embodiments.
  (Embodiment 4)
  As shown in FIG. 8, the present embodiment is obtained by deflecting the light beam formed by the light projecting element 11a and the light projecting lens 12a by the mirror 23 in the configuration of the first embodiment shown in FIG. The light projecting spot formed on the object 3 a by the light beam is transmitted to the light receiving element 21 through the light receiving lens 22.ImagingTherefore, a half mirror 24 is disposed on the optical axis of the light receiving lens 22. The light projection spot formed on the object 3 b by the light beam formed by the light projecting element 11 b and the light projecting lens 12 b passes through the half mirror 24 to the light receiving surface of the light receiving element 21.ImagingIs done. That is, in the configuration of the first embodiment shown in FIG. 1, since the two light beams are parallel, it may not be detected depending on the positions of the objects 3a and 3b. However, in this embodiment, the mirror 23 is provided. Since the light beam is deflected and the half mirror 24 is provided to position the light projection spot in the field of the light receiving element 21, the object 3a, 3b can be obtained using the mirror 23 even when the objects 3a, 3b are not present on the light beam. 3b can be irradiated with a light beam.
[0029]
In FIG. 8, the light beam formed by the light projecting element 11a and the light projecting lens 12a is deflected by the mirror 23. As shown in FIG. 9, it is formed by the light projecting element 11b and the light projecting lens 12b. The reflected light beam may be deflected by the mirror 23. Also in this case, the half mirror 24 is disposed on the optical axis of the light receiving lens 22.
10 and 11 each have the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. 2, one of the two light beams is deflected by the mirror 23, the center of the light receiving element 21 and the light receiving lens 22. The half mirror 24 is arranged on a straight line connecting the centers of the two. This configuration also functions similarly. Furthermore, as shown in FIGS. 12 and 13, the mirror 23 and the half mirror 24 may be used in the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG.
[0030]
When the mirror 23 and the half mirror 24 are used, the objects 3a and 3b existing at various positions can be detected even when the effective length of the light receiving surface of the light receiving element 21 is limited. That is, the distance can be determined for the objects 3 a and 3 b existing outside the field of view of the light receiving element 21. Other configurations and operations are the same as those in the embodiment. The signal processing circuit 30 may have the same configuration as in the first and second embodiments. The mirror 23 may use other members as long as it can deflect the light beam, and the half mirror 24 may use other members as long as it can separate and combine the optical paths. Good.
[0031]
【The invention's effect】
  According to the first aspect of the present invention, there is provided a light projecting means for irradiating an object with a light beam and a light projecting spot formed on the object by the light beam irradiation.Is formed on the light-receiving surface of the light-receiving element.The distance to the object is within a predetermined distance range by comparing the difference between both output values of the light receiving means and the light receiving means that generates two outputs whose output values are opposite in accordance with the position between both ends of the light receiving surface. Signal processing means for determining whether or not the light is within, the light projecting means has beam switching means for alternatively forming a plurality of light beams, and the light receiving means is a plurality of light beams formed on the object by each light beam. The signal processing means determines the distance to the object for each light beam formed by the beam switching means, and the threshold is set for each light beam. The threshold value is switched according to the switching of the light beam by the beam switching means, and the light projecting means forms a plurality of light beams, and the signal processing means determines the distance to the object for each light beam. , Multiple distances While measuring becomes many common parts, resulting in an advantage that it becomes cost will compare the simple configuration in the case of providing an optical sensor of the plurality. Further, since the distance to the object is determined based on the difference between the two signals, the circuit configuration of the signal processing means is simplified.
[0033]
  According to a second aspect of the present invention, there is provided a light projecting means for irradiating an object with a light beam and a light projecting spot formed on the object by the light beam irradiation.Is formed on the light-receiving surface of the light-receiving element.The distance to the object is determined by comparing the difference between the logarithm of the two output values of the light receiving means and the light receiving means that generates two outputs whose output values are opposite to each other according to the position between both ends of the light receiving surface. Signal processing means for determining whether or not the distance is within the range, the light projecting means has beam switching means for selectively forming a plurality of light beams, and the light receiving means is formed on the object by each light beam. The signal processing means determines the distance to the object for each light beam formed by the beam switching means, and the threshold is set for each light beam. The threshold value is switched in accordance with the switching of the light beam by the beam switching means. The light projecting means forms a plurality of light beams, and the signal processing means determines the distance to the object for each light beam. So, multiple While measuring the distance becomes many common parts, resulting in an advantage that it becomes cost will compare the simple configuration in the case of providing an optical sensor of the plurality. Further, since the distance to the object is determined based on the ratio of the two signals, there is an advantage that the distance to the object can be more accurately determined without being affected by the reflectance of the object.
[0034]
  Claim3In the case where a plurality of light beams are formed in parallel with each other as in the invention, the distance can be determined using substantially the same determination conditions for each light beam, and the determination conditions can be easily set. There is an advantage of being.
  Claim6As in the invention, the mirror for deflecting at least one light beam, and the projection spot formed on the object by the light beam which is arranged in the field of view of the light receiving means and is not deflected by the mirror is transmitted by the mirror. With a half mirror that reflects the projection spot formed on the object by the deflected light beam, by providing the mirror and the half mirror, an object that is not normally present in the field of view of the light receiving means is also provided. There is an advantage that the distance can be determined.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a main part configuration diagram showing a first embodiment;
FIG. 2 is a main part configuration diagram showing another example of the first embodiment;
FIG. 3 is a main part configuration diagram showing still another example of the first embodiment;
FIG. 4 is a main part block diagram of a second embodiment.
5 is a main part configuration diagram showing Embodiment 3. FIG.
6 is a main part configuration diagram showing another example of Embodiment 3. FIG.
7 is a main part configuration diagram showing still another example of Embodiment 3. FIG.
FIG. 8 is a main part configuration diagram showing a fourth embodiment.
FIG. 9 is a main part configuration diagram showing another example of the fourth embodiment;
FIG. 10 is a main part configuration diagram showing another example of the fourth embodiment.
FIG. 11 is a main part configuration diagram showing still another example of the fourth embodiment.
FIG. 12 is a main part configuration diagram illustrating still another example of the fourth embodiment.
FIG. 13 is a main part configuration diagram showing still another example of the fourth embodiment.
FIG. 14 is a configuration diagram showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
3a, 3b object
11a, 11b Emitting element
12a, 12b Projection lens
15 Beam switching circuit
21 Light receiving element
21₁, 21₂,…… Photodiode
22 Light receiving lens
23 Mirror
24 half mirror
30 Signal processing circuit
31a, 31b Current-voltage converter
32 Subtractor
33 comparator
34 Output control circuit
35a, 35b logarithmic amplifier
36 Signal switching circuit

Claims

The light projecting means for irradiating the object with the light beam, and the light projection spot formed on the object by the light beam irradiation is imaged on the light receiving surface of the light receiving element, whereby the light receiving spot which is the image of the light projecting spot is The distance to the object by comparing the difference between both output values of the light receiving means and the light receiving means that is formed on the light receiving surface and generates two outputs whose output values are opposite in accordance with the position between both ends of the light receiving surface. Signal processing means for determining whether or not is within a predetermined distance range, the light projecting means has beam switching means for alternatively forming a plurality of light beams, and the light receiving means is an object by each light beam. The signal processing means determines the distance to the object for each light beam formed by the beam switching means, and the threshold value is set for each light beam. Set for each beam Distance measuring light sensor, characterized in that switches the threshold value according to the switching of the light beam by the beam switching means.

The light projecting means for irradiating the object with the light beam, and the light projection spot formed on the object by the light beam irradiation is imaged on the light receiving surface of the light receiving element, whereby the light receiving spot which is the image of the light projecting spot is The light receiving means that is formed on the light receiving surface and generates two outputs whose output values are opposite to each other depending on the position between both ends of the light receiving surface, and the object by comparing the logarithm of both output values of the light receiving means with a threshold value Signal processing means for determining whether or not the distance is within a predetermined distance range, the light projecting means has beam switching means for alternatively forming a plurality of light beams, and the light receiving means is each light beam. The signal processing means determines the distance to the object for each light beam formed by the beam switching means, and the threshold is Set for each light beam Is, the distance measuring light sensor, characterized in that switches the threshold value according to the switching of the light beam by the beam switching means.

3. The distance measuring optical sensor according to claim 1, wherein a plurality of light beams are formed in parallel to each other.

4. The distance measuring optical sensor according to claim 3, wherein the distance to the object is measured on the optical axis of the light projecting means.

4. The distance measuring optical sensor according to claim 3, wherein the distance to the object is measured on the optical axis of the light receiving means.

A mirror that deflects at least one light beam, and a light beam that is arranged in the field of view of the light receiving means and that is not deflected by the mirror, transmits a projection spot formed on the object, and is deflected by the mirror. 6. The distance measuring optical sensor according to claim 1, further comprising a half mirror that reflects a light projection spot formed on the object.